KR102376681B1 - Optimal Grid Design system and Method for computational fluid dynamics model for buildings - Google Patents
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Abstract
건축물 맞춤형 전산유체역학 모델 최적 격자 설계 시스템이 개시된다. 개시된 격자 설계 시스템은 입력된 건축물 형상으로부터 대상 공간에 대한 형상정보를 추출하고, 추출된 형상정보를 바탕으로 특성길이를 계산하는 형상정보 입력모듈; 입력된 풍속정보를 바탕으로 난류 에너지(k)를 계산하고, 상기 형상정보입력모듈로부터 전달받은 상기 특성길이와 상기 난류 에너지를 바탕으로 난류 에너지 소멸률을 산출하는 난류 파라미터 설정모듈; 상기 특성길이와 격자 해상도를 바탕으로 격자 모델을 설계하되, 격자 해상도별로 각 격자 모델을 설계하는 격자 설계 모듈; 상기 격자 설계 모듈로부터 전달된 상기 격자 해상도별 각 격자 모델에 대하여 상기 난류 에너지 및 상기 난류 에너지 소멸률이 적용된 기류 분석 시뮬레이션을 수행하고, 상기 격자 해상도별 각 격자 모델에 대해 소정간격으로 좌표별 유속데이터를 추출하는 시뮬레이션 모듈; 상기 시뮬레이션 모듈로부터 전달된 해상도별 각 격자 모델에 대한 좌표별 유속데이터를 바탕으로 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 유속경향도 및 상대 오차율을 연산하고 평가하여 최적 격자 해상도를 선정하고, 선정된 최적 격자 해상도를 통해 최적 격자 크기를 산출하는 최적 격자 판단 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다. An optimal grid design system for a building-customized computational fluid dynamics model is disclosed. The disclosed grid design system includes: a shape information input module for extracting shape information for a target space from an inputted building shape, and calculating a characteristic length based on the extracted shape information; a turbulence parameter setting module for calculating turbulence energy (k) based on the input wind speed information and calculating a turbulence energy extinction rate based on the characteristic length received from the shape information input module and the turbulence energy; a grid design module for designing a grid model based on the characteristic length and grid resolution, and designing each grid model for each grid resolution; An airflow analysis simulation to which the turbulence energy and the turbulence energy extinction rate are applied is performed on each grid model for each grid resolution transmitted from the grid design module, and flow velocity data for each coordinate at predetermined intervals for each grid model for each grid resolution is performed. simulation module to extract; The optimal grid resolution is selected by calculating and evaluating the flow velocity trend and the relative error rate for each grid model by grid resolution based on the flow velocity data for each coordinate for each grid model for each resolution transmitted from the simulation module. and an optimal grid determination module for calculating an optimal grid size through resolution.
Description
본 발명은 건축물의 실내 기류 분석을 위한 전산유체역학 모델 설계 시, 건축물의 형상 특성길이와 격자 해상도를 반영한 수정 격자독립성 검정을 알고리즘화하고 이를 통해 건축물 맞춤형 최적 격자 설계를 자동화하는 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델용 최적 격자 설계 시스템 및 최적 격자 방법에 관한 것이다. When designing a computational fluid dynamics model for indoor airflow analysis of a building, the present invention algorithmizes a modified grid independence test that reflects the shape characteristic length and grid resolution of a building and automates the optimal grid design tailored to the building through this algorithm. An optimal lattice design system for a model and an optimal lattice method are provided.
전산유체역학 모델에서 격자는 해석의 신뢰성과 경제성을 결정하는 중요한 요소이다. 따라서 최적 격자를 설계하는 것이 중요하며, 일반적으로 격자독립성 검정을 통해 최적 격자를 설계한다. In the computational fluid dynamics model, the grid is an important factor in determining the reliability and economics of the analysis. Therefore, it is important to design the optimal lattice, and in general, the optimal lattice is designed through a grid independence test.
그러나, 격자독립성 검정에 대한 가이드라인의 부재로 대부분 사용자 경험에 의존한 격자 설계가 이루어지고 있다. 즉, 기존 전산유체역학 격자는 최적 설계에 대한 가이드라인이 존재하지 않아 대부분 사용자의 경험에 의존한 설계가 이루어지고 있다. 또한, 최적 격자 크기 도출을 위한 격자독립성 검정 역시 명시된 기준이 없어 사용자의 주관적 판단이 다수 개입되는 실정이다However, due to the absence of guidelines for grid independence testing, most grid designs rely on user experience. In other words, there is no guideline for the optimal design of the existing computational fluid dynamics grid, so most of the designs depend on the user's experience. In addition, the grid independence test for deriving the optimal grid size also does not have a specified standard, so the user's subjective judgment is often involved.
따라서, 격자독립성 검정을 통해 도출된 최적 격자 역시 신뢰성이 저하되는 한계가 있었고, 또한 전산유체역학에 대한 비전문가들에게 높은 진입장벽으로 작용하고 있으며, 해석 결과의 정확성이 저하되는 주요 원인 중 하나이다. Therefore, the optimal grid derived through the grid independence test also had a limitation in that reliability was lowered, and it also acts as a high barrier to entry for non-experts in computational fluid dynamics, and is one of the main causes of deterioration in the accuracy of analysis results.
이와 함께 기존의 경우, 최적 격자 설계를 위한 분석 대상 격자 범위를 사용자의 주관적 판단에 의존하여 선정한다. 이로 인하여 같은 대상이어도 사용자에 따라 격자 설계가 달리 이루어지는 문제가 발생한다. 또한, 다수의 전산유체역학 모델 설계 및 시뮬레이션을 필수로 요구하는 격자독립성 검정을 수작업으로 진행하여 많은 작업시간이 요구되는 한계가 있다.In addition, in the conventional case, the grid range to be analyzed for optimal grid design is selected depending on the subjective judgment of the user. Due to this, a problem arises in that the grid design is different depending on the user even for the same object. In addition, there is a limitation in that a lot of work time is required as the grid independence test, which requires a large number of computational fluid dynamics model design and simulation, is performed manually.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 건축물의 실내 기류 분석을 위한 전산유체역학 모델 설계 시, 건축물의 형상 특성길이와 격자 해상도를 반영한 수정 격자독립성 검정을 알고리즘화하고 이를 통해 건축물 맞춤형 최적 격자 설계를 자동화하는 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델용 최적 격자 설계 시스템 및 최적 격자 방법을 제공하는데 목적이 있다. The present invention was devised to solve the conventional problems as described above, and when designing a computational fluid dynamics model for indoor airflow analysis of a building, a modified grid independence test that reflects the shape characteristic length of the building and the grid resolution is algorithmized and this The purpose of this study is to provide an optimal grid design system and an optimal grid method for a building-customized computational fluid dynamics model that automates the optimal grid design for a building through
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델 최적 격자 설계 시스템은 입력된 건축물 형상으로부터 대상 공간에 대한 형상정보를 추출하고, 추출된 형상정보를 바탕으로 특성길이를 계산하는 형상정보 입력모듈; 입력된 풍속정보를 바탕으로 난류 에너지(k)를 계산하고, 상기 형상정보입력모듈로부터 전달받은 상기 특성길이와 상기 난류 에너지를 바탕으로 난류 에너지 소멸률을 산출하는 난류 파라미터 설정모듈; 상기 특성길이와 격자 해상도를 바탕으로 격자 모델을 설계하되, 격자 해상도별로 각 격자 모델을 설계하는 격자 설계 모듈; 상기 격자 설계 모듈로부터 전달된 상기 격자 해상도별 각 격자 모델에 대하여 상기 난류 에너지 및 상기 난류 에너지 소멸률이 적용된 기류 분석 시뮬레이션을 수행하고, 상기 격자 해상도별 각 격자 모델에 대해 소정간격으로 좌표별 유속데이터를 추출하는 시뮬레이션 모듈; 상기 시뮬레이션 모듈로부터 전달된 해상도별 각 격자 모델에 대한 좌표별 유속데이터를 바탕으로 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 유속경향도 및 상대 오차율을 연산하고 평가하여 최적 격자 해상도를 선정하고, 선정된 최적 격자 해상도를 통해 최적 격자 크기를 산출하는 최적 격자 판단 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the optimal lattice design system for a building-customized computational fluid dynamics model of the present invention extracts shape information about a target space from an input building shape, and calculates a characteristic length based on the extracted shape information. input module; a turbulence parameter setting module for calculating turbulence energy (k) based on the input wind speed information and calculating a turbulence energy extinction rate based on the characteristic length received from the shape information input module and the turbulence energy; a grid design module for designing a grid model based on the characteristic length and grid resolution, and designing each grid model for each grid resolution; An airflow analysis simulation to which the turbulence energy and the turbulence energy extinction rate are applied is performed on each grid model for each grid resolution transmitted from the grid design module, and flow velocity data for each coordinate at predetermined intervals for each grid model for each grid resolution is performed. simulation module to extract; The optimal grid resolution is selected by calculating and evaluating the flow velocity trend and the relative error rate for each grid model by grid resolution based on the flow velocity data for each coordinate for each grid model for each resolution transmitted from the simulation module. and an optimal grid determination module for calculating an optimal grid size through resolution.
상기 최적 격자 판단모듈은 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 좌표별 유속데이터를 취합하고, 취합한 좌표별 유속데이터에서 가장 조밀한 해상도인 격자 해상도 24의 격자모델을 기준으로 각 격자 해상도별 격자모델의 좌표별 유속데이터에 대한 유속경향도 및 상대 오차율을 평가하여, 각 격자 해상도별 격자모델의 유속경향도 및 상대오차율이 0.95 이상, 5%이하인 격자 모델을 선정하고, 선정된 격자 모델들 중에서 가장 낮은 격자 해상도를 최적 격자 해상도로 선정하도록 구성될 수 있다. The optimal grid determination module collects the flow velocity data for each coordinate for each grid model by grid resolution, and based on the grid model of
한편, 본 발명의 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델 최적 격자 설계 방법은, 형상정보 입력모듈이 입력된 건축물 형상으로부터 대상 공간에 대한 형상정보를 추출하고 추출된 형상정보를 바탕으로 특성길이를 계산하는 단계; 난류 파라미터 설정 모듈이 입력된 풍속정보를 바탕으로 난류 에너지를 계산하고, 상기 형상정보 입력모듈로부터 전달받은 상기 특성길이와 상기 난류 에너지를 바탕으로 난류 에너지 소멸률을 산출하는 단계; 격자 설계 모듈이 상기 특성길이와 격자 해상도를 바탕으로 격자 모델을 설계하되, 격자 해상도별로 각 격자 모델을 설계하는 단계; 시뮬레이션 모듈이 상기 격자 설계 모듈로 부터 전달된 상기 격자 해상도별 각 격자 모델에 대하여 상기 난류 에너지 및 상기 난류 에너지 소멸률이 적용된 기류 분석 시뮬레이션을 수행하고, 상기 격자 해상도별 각 격자 모델에 대해 좌표별 유속데이터를 추출하는 단계; 최적 격자 판단 모듈이 상기 시뮬레이션 모듈로부터 전달된 해상도별 각 격자 모델에 대한 좌표별 유속데이터를 바탕으로 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 유속경향도 및 상대 오차율을 연산하고 평가하여 최적 격자 해상도를 선정하고, 선정된 최적 격자 해상도를 통해 최적 격자 크기를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the optimal lattice design method for a building-customized computational fluid dynamics model of the present invention comprises the steps of: extracting shape information for a target space from an inputted building shape by a shape information input module, and calculating a characteristic length based on the extracted shape information; calculating, by a turbulence parameter setting module, turbulence energy based on the input wind speed information, and calculating a turbulence energy dissipation rate based on the characteristic length and the turbulence energy received from the shape information input module; designing, by the grid design module, a grid model based on the characteristic length and grid resolution, and designing each grid model for each grid resolution; The simulation module performs airflow analysis simulation to which the turbulence energy and the turbulence energy dissipation rate are applied to each grid model for each grid resolution transmitted from the grid design module, and flow velocity data for each coordinate for each grid model for each grid resolution extracting; The optimal grid determination module calculates and evaluates the flow velocity trend and the relative error rate for each grid model by grid resolution based on the flow velocity data for each coordinate for each grid model by resolution transmitted from the simulation module to select the optimal grid resolution, , calculating an optimal grid size through the selected optimal grid resolution.
상기 최적 격자 판단모듈은 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 좌표별 유속데이터를 취합하고, 취합한 좌표별 유속데이터에서 가장 조밀한 해상도인 격자 해상도 24의 격자모델을 기준으로 각 격자 해상도별 격자모델의 좌표별 유속데이터에 대한 유속경향도 및 상대 오차율을 평가하여, 각 격자 해상도별 격자모델의 유속경향도 및 상대오차율이 0.95 이상, 5%이하인 격자 모델을 선정하고, 선정된 격자 모델들 중에서 가장 낮은 격자 해상도를 최적 격자 해상도로 선정하도록 구성될 수 있다. The optimal grid determination module collects the flow velocity data for each coordinate for each grid model by grid resolution, and based on the grid model of
상기한 바에 따르면, 본 발명은 건축물 형상을 입력하여 특성길이를 계산하며, 이 특성길이를 반영한 격자 해상도를 제안하여 기존에 사용자의 주관적 판단으로 이루어지던 격자 범위 선정 프로세스를 정립화함으로써, 격자독립성 검 프로세스 정립화로 신뢰성 높은 최적 격자 설계가 가능하며 나아가 전산유체역학 해석 결과의 정확성 향상이 가능하게 되는 효과가 있다. According to the above, the present invention calculates the characteristic length by inputting the building shape, proposes the grid resolution reflecting the characteristic length, and establishes the grid range selection process, which was previously made by the subjective judgment of the user, to check the grid independence By establishing the process, it is possible to design an optimal grid with high reliability, and furthermore, it has the effect of improving the accuracy of computational fluid dynamics analysis results.
또한, 본 발명은 사용자가 입력한 건축물 형상 파일에 대하여 건축물 형상이 기류에 미치는 영향을 고려한 격자 설계를 자동화함으로써, 분석 대상에 최적화된 격자 설계가 가능하며, 전산유체역학 시뮬레이션의 해석 정확도가 향상될 수 있으며, 전산유체역학에 대한 깊은 지식이 없는 비전문가들도 시행착오 없이 해석 대상에 최적화된 격자 설계가 가능한 장점이 있다.In addition, the present invention automates the grid design in consideration of the effect of the building shape on the airflow with respect to the building shape file input by the user, so that it is possible to design a grid optimized for the analysis target, and the analysis accuracy of the computational fluid dynamics simulation will be improved. It has the advantage of being able to design a grid optimized for the analysis target without trial and error, even for non-experts without deep knowledge of computational fluid dynamics.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델 최적 격자 설계 시스템을 나타낸 블록도이고,
도 2는 본 발명의 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델 최적 격자 설계 시스템에 대한 개략적인 프로세스를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 1의 형상정보 입력모듈에 대한 구체적인 흐름도이고,
도 4는 도 1의 난류 파라미터 설정모듈에 대한 구체적인 흐름도이고,
도 5는 도 1의 격자 설계 모듈에 대한 구체적인 흐름도이고,
도 6은 도 1의 시뮬레이션 모듈에 대한 구체적인 흐름도이고,
도 7은 도 1의 격자 해상도 판단모듈에 대한 구체적인 흐름도이고,
도 8은 도 1의 최적 격자 판단 모듈에 대한 구체적인 흐름도이고,
도 9a 내지 도 9c는 TUI기반의 프로그램을 통해 형상정보 입력모듈, 난류 파라미터 설정모듈이 동작을 수행하는 예시도이고,
도 10a, 도 10b는 프로그램을 통해 격자를 자동생성하고 생성된 격자 모델에 대하여 시뮬레이션을 수행하는 예시도이고,
도 11은 격자 해상도별 격자를 생성한 격자 해상도별 격자 모델을 나타낸 예시도이고,
도 12a는 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 유속데이터의 취합 및 분석이 수행되는 예시도이고,
도 12b는 최종적으로 디스플레이되는 최적 격자 해상도 판단 결과데이터를 나타낸 예시도이다. 1 is a block diagram showing a structure-customized computational fluid dynamics model optimal grid design system according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram showing a schematic process for the optimal lattice design system for a building-customized computational fluid dynamics model of the present invention;
3 is a detailed flowchart of the shape information input module of FIG. 1;
4 is a detailed flowchart of the turbulence parameter setting module of FIG. 1;
5 is a detailed flowchart of the grid design module of FIG. 1,
6 is a detailed flowchart of the simulation module of FIG. 1,
7 is a detailed flowchart of the grid resolution determination module of FIG. 1;
8 is a detailed flowchart of the optimal lattice determination module of FIG. 1;
9A to 9C are exemplary views of the shape information input module and the turbulence parameter setting module performing operations through a TUI-based program;
10A and 10B are exemplary views of automatically generating a lattice through a program and performing a simulation on the generated lattice model;
11 is an exemplary view showing a grid model for each grid resolution in which a grid for each grid resolution is generated;
12A is an exemplary view in which the collection and analysis of flow velocity data for each grid model for each grid resolution is performed;
12B is an exemplary diagram illustrating result data of determination of optimal grid resolution that is finally displayed.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed content for carrying out the invention. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델 최적 격자 설계 시스템 및 최적 격자 방법에 대해 설명한다. 1 to 8 , an optimal grid design system and an optimal grid method for a building-customized computational fluid dynamics model according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명은 전산유체역학 모델에서 신뢰성과 경제성을 결정하는 가장 중요한 요소인 최적 격자 설계를 자동화하기 위하여 격자 해상도와 건축물 특성 길이 개념을 반영한 수정된 격자 독립성 검정 방식으로 구성된다. The present invention consists of a modified grid independence test method that reflects the grid resolution and building characteristic length concepts in order to automate the optimal grid design, which is the most important factor that determines reliability and economic efficiency in a computational fluid dynamics model.
격자 해상도는 화재 확산 시뮬레이션의 격자 설계에 대한 미국 가이드라인인 NUREG-1824에서 제안한 격자 크기로, 화재 특성길이에 대한 최소 격자 크기의 비율로 정의되며 아래의 식(1)과 같다.Grid resolution is the grid size proposed by NUREG-1824, the American guideline for grid design in fire spread simulation, and is defined as the ratio of the minimum grid size to the fire characteristic length, as shown in Equation (1) below.
여기서, R은 격자 해상도 where R is the grid resolution
D* 는 화재특성 길이(m)D * is the length of the fire characteristic (m)
max(δx,δy,δz)는 미소격자의 크기(m)max(δx,δy,δz) is the size of the microlattice (m)
이를 건축물 기류 분석에 적합하도록 화재 특성 길이 대신 건축물의 특성길이를 이용하여 해상도 수식을 도출하였다. 특성길이는 유체의 흐름 특성을 판별하는 레이놀즈 수 계산에 사용되는 개념으로 아래 식(2)와 같이 산출된다. A resolution equation was derived by using the characteristic length of the building instead of the length of the fire characteristic to be suitable for the analysis of the airflow of the building. The characteristic length is a concept used to calculate the Reynolds number that determines the flow characteristics of a fluid, and is calculated as in Equation (2) below.
여기서 L은 특성길이(m)where L is the characteristic length (m)
a는 대상 공간의 장변(m)a is the long side of the target space (m)
b는 대상 공간의 단변(m)b is the short side of the target space (m)
이를 아래 식(3)과 같이 격자 해상도 식에 반영하여 건축물이 기류에 미치는 영향을 고려한 격자 해상도를 계산할 수 있다. This can be reflected in the grid resolution equation as shown in Equation (3) below to calculate the grid resolution considering the effect of the building on the airflow.
한편, NUREG-1824, 기존 관련 선행 연구들에 의해 적정 격자 해상도 범위가 4~24로 밝혀진 바 있다. 본 발명에서는 이를 격자독립성 검정의 격자 범위 선정에 활용한다. 기존 사용자의 주관적 판단에 의해 결정되던 격자 크기를 이용한 검정 대신, 격자 해상도 4~24에 대한 독립성 검정을 수행하여 격자 독립성 검정을 위한 가이드라인을 제공한다. On the other hand, NUREG-1824, an appropriate grid resolution range was found to be 4~24 by previous related studies. In the present invention, this is used to select the grid range of the grid independence test. Instead of using the grid size determined by the subjective judgment of the existing user, the independence test for
수정된 격자 독립성 검정을 바탕으로 도 1 및 도 2와 같이 건축물 맞춤형 최적 격자를 자동으로 생성하기 위한 본 발명의 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델 최적 격자 설계 시스템을 구축하였다. Based on the modified grid independence test, as shown in FIGS. 1 and 2 , an optimal grid design system for a building-customized computational fluid dynamics model of the present invention for automatically generating a building-customized optimal grid was constructed.
본 발명의 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델 최적 격자 설계 시스템의 알고리즘은 총 6개의 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다. 구체적으로 형상정보 입력도듈(10), 난류 파라미터 설정모듈(20), 격자 설계 모듈(30), 시뮬레이션 모듈(40), 격자 해상도 판단 모듈(50), 최적 격자 판단 모듈(60)을 포함하도록 구성될 수 있다. The algorithm of the architecture-customized computational fluid dynamics model optimal grid design system of the present invention may be configured to include a total of six modules. Specifically, to include a shape
도 2 및 도 3을 참조하면, 형상정보 입력모듈(10)은 입력된 건축물 형상을 분석하고 특성길이를 계산하는 모듈이다. 사용자는 분석하고자 하는 대상 건축물의 형상 파일(stl, obj 등)을 형상정보 입력 모듈에 입력한다. 형상정보 입력 모듈은 해당 형상의 너비, 폭, 높이 등을 파악하고 특성길이를 계산하며, 이를 난류 파라미터 설정 모듈(20)로 전달한다.2 and 3 , the shape
도 2 및 도 4를 참조하면, 난류 파라미터 설정 모듈(20)은 독립성 검정을 위한 시뮬레이션 설계를 위하여 형상정보에 적합한 난류 파라미터를 설정하는 모듈이다. 2 and 4 , the turbulence parameter setting module 20 is a module for setting turbulence parameters suitable for shape information for simulation design for independence test.
난류 파라미터 설정 모듈(20)은 사용자의 선택 입력에 의해 층류 해석과 난류 해석 여부를 결정하도록 구성되며, 난류 해석이 사용자에 의해 선택 입력된 경우, 난류 에너지(k), 난류 에너지 소멸률(ε)을 포함하는 난류 파라미터를 계산한다. The turbulence parameter setting module 20 is configured to determine whether to perform a laminar flow analysis and a turbulent flow analysis according to a user's selection input. Calculate the included turbulence parameters.
첫 번째로, 난류 에너지(k)를 계산하기 위하여 사용자로부터 풍속정보를 입력받는 풍속정보 입력화면을 제공할 수 있으며, 사용자에 의해 입력된 풍속정보와 기 저장된 난류강도를 곱하는 계산식에 의해 난류 에너지(k)의 계산을 수행하며, 산출된 난류에너지(k)와 형상정보 입력모듈(10)로부터 전달받은 특성길이를 바탕으로 난류에너지 소멸률(ε)를 계산하도록 구성되며, 이렇게 산출된 난류 에너지(k)와 난류 에너지 소멸률(ε)을 포함하는 난류 파라미터는 격자 설계 모듈(30)로 전달되고, 격자 설계 모듈(30)을 거쳐 시뮬레이션 모듈(40)에 전달되어 시뮬레이션 모델 설계시 적용된다. First, in order to calculate the turbulence energy (k), a wind speed information input screen can be provided for receiving wind speed information from the user, and the turbulence energy ( k), and is configured to calculate the turbulence energy extinction rate (ε) based on the calculated turbulence energy (k) and the characteristic length received from the shape
한편, 본 발명은 난류 파라미터 설정모듈(20)에서 사용자에 의해 층류 해석이 선택 입력된 경우, 난류 파라미터의 계산 등의 기능 수행하지 않고 다음의 격자 설계 모듈(30)이 수행되도록 구성될 수 있다. Meanwhile, in the present invention, when the laminar flow analysis is selected and input by the user in the turbulence parameter setting module 20, the following
도 2 및 도 5를 참조하면, 격자 설계 모듈(30)은 독립성 검정을 위한 격자를 설계하는 모듈로, 격자 해상도에 따른 격자 모델의 설계를 수행한다. 본 모듈은 앞서 수정된 격자독립성 검정을 기반으로 하며 형상정보 입력모듈(10)에서 계산된 특성길이와 격자 해상도를 바탕으로 격자 모델의 설계를 진행한다. 본 발명에서 격자 해상도는 특성 길이를 격자 격자크기로 나눈 값을 의미하며, 즉, "격자 해상도 = 특성 길이 / 격자 크기"의 식으로 정의될 수 있다. 2 and 5 , the
사용자는 첫 번째로 격자 해상도 24에 대하여 격자 모델 설계를 진행할지를 선택하도록 구성된다. 즉, 격자 설계 모듈(30)은 사용자에 의해 격자 해상도 24에 대한 격자 모델 설계의 선택하기 위한 화면을 제공할 수 있다. The user is first configured to select whether to proceed with the grid model design for
격자 해상도 24 는 선행 연구를 통해 도출된 건축물 기류 분석에 적합한 추천 격자 해상도이다. 사용자에 의해 추천 격자 해상도(격자 해상도 24)가 선택된 경우, 격자독립성 검정 과정을 수행하지 않고 격자 해상도 24에 해당하는 격자를 최적 설계 결과로 반환한다.
사용자에 의해 추천 격자 해상도가 선택되지 않은 경우, 격자 해상도별 독립성 검정을 수행한다. 격자 해상도는 선행 연구를 통해 밝혀진 적정 격자 해상도 범위 4~24에서 해상도 단위 4 간격으로 총 6개의 격자 해상도(4, 8, 12, 16, 20, 24)에 대하여 검정을 수행한다. If the recommended grid resolution is not selected by the user, independence test for each grid resolution is performed. For grid resolution, a total of six grid resolutions (4, 8, 12, 16, 20, 24) are tested at intervals of 4 resolution units in the appropriate
첫 번째로 격자 해상도 4에 대한 검정을 수행한다. First, a test for
입력된 건축물 형상에서 격자 해상도 4에 해당하는 최소 격자 크기를 산출한 후, 이를 이용하여 해당 건축물 형상에 대한 격자 모델 설계를 진행하며, 설계된 격자 해상도 4에 대한 격자 모델을 시뮬레이션 모듈(40)로 전달한다. After calculating the minimum grid size corresponding to
한편, 격자 해상도 판단모듈(50)에서 반환하여 다시 격자 설계 모듈(30)이 구동되는 경우, 순차적으로 격자 해상도 8, 격자 해상도 12, 격자 해상도 16, 격자 해상도 20, 격자 해상도 24에 대한 격자 모델 설계를 진행하는 상기한 동일 과정을 수행하도록 구성될 수 있다. On the other hand, when the grid
도 2 및 도 6을 참조하면, 시뮬레이션 모듈(40)은 격자 설계 모듈(30)에서 전달된 격자 모델에 대하여 기류 분석 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션을 위하여 난류 파라미터 설정 모듈(20)에서 산출된 난류 에너지(k) 및 난류 에너지 소멸률 값(ε)이 적용된다. 즉, 시뮬레이션 모듈(40)은 난류 파라미터 설정 모듈(20)에서 산출된 난류 에너지(k) 및 난류 에너지 소멸률 값(ε)을 적용하여 격자 설계 모듈(30)에서 전달된 격자 모델에 대한 기류 분석 시뮬레이션을 수행하는 것이다. 2 and 6 , the
독립성 검정은 standard k-ε 난류 모델을 이용한 기본 기류 분석을 통하여 진행하며, 분석 모델에서 창은 inlet, 문은 outlet으로 자동 설정한다. 경계조건 설정 후, 시뮬레이션을 수행하며 시뮬레이션이 끝나면, 0.1 m 간격으로 좌표별 유속값을 자동 추출하며, 추출된 해당 격자 모델에 대한 좌표별 유속값(유속데이터)를 격자 해상도 판단 모듈(50)로 전달한다. 격자 해상도 판단 모듈(50)에 전달된 해당 격자 모델에 대한 좌표별 유속값은 최적 격자 판단 모듈(60)로 전달되도록 구성된다. The independence test proceeds through basic airflow analysis using the standard k-ε turbulence model, and in the analysis model, the window is automatically set as an inlet and the door is set as an outlet. After setting the boundary condition, the simulation is performed, and when the simulation is finished, the flow velocity value for each coordinate is automatically extracted at 0.1 m intervals, and the flow velocity value (flow velocity data) for each coordinate for the extracted grid model is sent to the grid
도 2 및 도 7을 참조하면, 격자 해상도 판단 모듈(50)은 시뮬레이션 모듈(40)에서 입력된 시뮬레이션 결과에 대하여 해상도를 판단한다. 즉, 시뮬레이션된 격자 모델의 격자 해상도가 24인지를 판단하며, 해당 격자 모델의 격자 해상도가 24의 경우, 격자 설계 모듈(30)에서 추천 격자 해상도가 선택 적용되었는지를 판별한다. 이후 판별 결과를 최적 격자 판단 모듈(60)로 전달한다. 2 and 7 , the grid
시뮬레이션 격자 모델의 격자 해상도가 24가 아닌 경우, 다음 시뮬레이션을 위하여 다음의 격자 해상도를 설정한다. 그리고 이 다음의 새로운 격자 해상도 값을 격자 설계 모듈(30)로 다시 전달한다.If the grid resolution of the simulation grid model is not 24, the next grid resolution is set for the next simulation. Then, the next new grid resolution value is transmitted back to the
즉, 시뮬레이션 격자 모델의 격자 해상도가 4인 경우, 격자 해상도 8을 격자 설계 모듈(30)로 전달하여, 격자 설계 모듈(30)에서 격자 해상도 8에 대한 격자 모델이 설계되도록 하고, 이 격자 해상도 8의 격자 모델이 시뮬레이션 모듈(40)로 전달되어 격자 해상도 8의 격자 모델에 대한 기류 분석 시뮬레이션이 수행되도록 하고, 시뮬레이션 후 좌표별 유속값(유속데이터)을 추출하며, 추출된 해당 격자 모델에 대한 좌표별 유속값(유속데이터)가 격자 해상도 판단 모듈(50)을 거쳐 최적 격자 판단모듈(60)로 전달되도록 구성될 수 있다. That is, when the grid resolution of the simulation grid model is 4, the grid resolution 8 is transmitted to the
이러한 과정에 의해 격자 해상도 4, 격자 해상도 8, 격자 해상도 12, 격자 해상도 16, 격자 해상도 20, 격자 해상도 24 까지 반복 수행됨으로써, 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 기류 분석 시뮬레이션 및 이 결과로 추출되는 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 좌표별 유속데이터가 시뮬레이션 모듈(40)로부터 격자 해상도 판단 모듈(50)에 전달되며, 격자 해상도 판단 모듈(50)은 전달받은 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 기류 분석 시뮬레이션 및 이 결과로 추출되는 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 좌표별 유속데이터를 최적 격자 판단모듈(60)로 전달한다. By repeating this process up to
도 2 및 도 8을 참조하면, 최적 격자 판단 모듈(60)은 최종적으로 격자독립성 검정 결과를 분석하고 최적 해상도를 도출한다. 2 and 8 , the optimal
격자 해상도 판단 모듈(60)에서 입력된 결과에 따라 2가지 과정을 수행하도록 구성된다. It is configured to perform two processes according to a result input from the grid
첫째로, 격자 해상도 판단 모듈(60)은 추천 격자 해상도의 선택적용에 의해 격자 모델을 설계한 경우, 추천 격자 해상도인 24를 최적 격자 해상도로 판단하고, 이 최적 격자 해상도 24를 바탕으로 격자 크기를 산출하고 디스플레이하여 사용자에게 제공한 후 전체 프로세스를 종료한다. First, when the grid model is designed by selective use of the recommended grid resolution, the grid
둘째로, 격자 해상도 판단 모듈(60)은 추천 격자 해상도가 선택적용되지 않은 경우, 각 격자 해상도별 각 격자 모델의 좌표별 유속데이터를 취합한다. 취합된 각 격자 해상도별 각 격자 모델의 좌표별 유속데이터에서 가장 조밀한 격자 해상도인 24를 기준으로 하여 각 격자 해상도별 격자 모델의 유속데이터에 대한 유속경향도(R2)와 상대 오차율을 평가한다. Second, when the recommended grid resolution is not selectively used, the grid
격자 해상도 24의 결과와 유속 경향도(R2) 및 상대 오차율이 각각 0.95 이상, 5% 이하인 경우, 적정 격자 해상도로 선정한다If the result of
즉, 각 격자 해상도별 격자 모델에 대한 유속 경향도(R2) 및 상대 오차율이 0.95 이상, 5% 이하인 경우, 검정 기준을 충족하는 적정 격자 해상도로 선정한다.That is, when the flow velocity trend (R 2 ) and the relative error rate of the grid model for each grid resolution are 0.95 or more and 5% or less, an appropriate grid resolution that meets the qualification criteria is selected.
만약, 검정 기준을 충족하는 격자 해상도가 다수일 경우 가장 낮은 격자 해상도를 최적 격자 해상도로 선정한다. 반대로 검정 기준을 충족하는 격자 해상도가 존재하지 않을 경우, 격자 해상도 24를 최적 격자 해상도로 선정한다. 최적 격자 해상도가 선정되면 최적 격자 해상도에 해당되는 격자 모델과, 이 최적 격자 해상도를 바탕으로 최소 격자 크기를 산출하여 최적 격자 해상도의 격자 모델과 이에 대한 최소 격자크기를 디스플레이하여 사용자에게 제공한다.If there are a plurality of grid resolutions satisfying the qualification criteria, the lowest grid resolution is selected as the optimal grid resolution. Conversely, if there is no grid resolution that satisfies the qualification criteria,
본 발명의 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델 최적 격자 설계 시스템은 TUI기반의 프로그램으로 구현된다. The optimal grid design system for a building-customized computational fluid dynamics model of the present invention is implemented as a TUI-based program.
사용자는 분석 대상 즉 대상 건축물 형상파일을 지정된 위치에 입력한 후 최적 격자 생성 프로세스의 시작명령을 입력하도록 구성될 수 있다. The user may be configured to input an analysis target, that is, a target building shape file at a specified location, and then input a start command for the optimal grid generation process.
도 9a 내지 도 9c는 형상정보 입력모듈(10), 난류 파라미터 설정모듈(20)에 대하여 TUI기반의 프로그램을 통해 각 모듈의 기능이 수행되는 예시도로서, 도 9a는 형상파일 입력, 도 9b는 격자 해상도별 분석 폴더 생성 실행, 도 9c는 난류 파라미터 설정을 포함한 격자 해상도별 분석 케이스 생성이 수행되는 예시도이다. 9A to 9C are exemplary views in which the function of each module is performed through a TUI-based program with respect to the shape
이렇게 격자 해상도별 분석 케이스 설정이 완료된 후, 격자 설계 모듈(30), 시뮬레이션 모듈(40)이 동작될 수 있으며, 도 10a, 도 10b는 프로그램을 통해 격자를 자동생성하고 생성된 격자 모델에 대하여 시뮬레이션을 수행하는 예시도로서, 도 10a는 추천 격자 해상도 미선택 적용에 따른 격자 생성 화면, 도 10b는 격자 모델 자동 생성 및 시뮬레이션 화면을 나타낸 예시도이다. After the analysis case setting for each grid resolution is completed in this way, the
또한, 도 11은 격자 해상도별 격자를 생성한 격자 해상도별 격자 모델을 나타낸 예시도이다. 11 is an exemplary diagram illustrating a grid model for each grid resolution in which a grid for each grid resolution is generated.
시뮬레이션이 완료되면 격자 해상도 판단모듈(50)과 최적 격자 판단 모듈(60)이 동작되어 최적 격자 해상도에 대한 격자 모델을 선정하고, 선정된 최적 격자 해상도를 바탕으로 격자 크기 정보를 산출할 수 있다. 이 선정된 최적 격자 해상도에 대한 격자 모델과 산출된 격자 크기 정보가 디스플레이 되어 사용자는 사용자는 최종적으로 분석 대상에 최적화된 격자 모델과 격자 크기 정보를 획인가능하다. When the simulation is completed, the grid
도 12a는 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 유속데이터의 취합 및 분석이 수행되는 예시도이고, 12A is an exemplary view in which the collection and analysis of flow velocity data for each grid model for each grid resolution is performed;
도 12b는 최종적으로 디스플레이되는 최적 격자 해상도 판단 결과데이터를 나타낸 예시도이다. 12B is an exemplary diagram illustrating result data of determination of optimal grid resolution that is finally displayed.
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the above embodiments, those skilled in the art can understand that various modifications and changes can be made to the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. There will be.
10...형상정보 입력모듈
20...난류 파라미터 설정모듈
30...격자 설계 모듈
40...시뮬레이션 모듈
50...격자 해상도 판단 모듈
60...최적 격자 판단 모듈10...shape information input module
20...turbulence parameter setting module
30...Grid Design Module
40...Simulation module
50...Grid Resolution Determination Module
60...Optimal grid judgment module
Claims (4)
난류 에너지(k)를 계산하기 위하여 사용자로부터 풍속정보를 입력받는 풍속정보 입력화면을 제공하며, 입력된 풍속정보를 바탕으로 난류 에너지(k)를 계산하고, 상기 형상정보입력모듈로부터 전달받은 상기 특성길이와 상기 난류 에너지를 바탕으로 난류 에너지 소멸률을 산출하는 난류 파라미터 설정모듈;
상기 특성길이와 격자 해상도를 바탕으로 격자 모델을 설계하되, 격자 해상도별로 각 격자 모델을 설계하는 격자 설계 모듈;
상기 격자 설계 모듈로부터 전달된 상기 격자 해상도별 각 격자 모델에 대하여 상기 난류 에너지 및 상기 난류 에너지 소멸률이 적용된 기류 분석 시뮬레이션을 수행하고, 상기 격자 해상도별 각 격자 모델에 대해 소정간격으로 좌표별 유속데이터를 추출하는 시뮬레이션 모듈;
상기 시뮬레이션 모듈을 통해 시뮬레이션된 격자 모델의 격자 해상도가 24인지를 판단하며, 해당 격자 모델의 격자 해상도가 24인 경우, 상기 격자 설계 모듈에서 추천 격자 해상도가 선택 적용되었는지를 판별한 후, 판별 결과를 최적 격자 판단 모듈에 전달하는 격자 해상도 판단 모듈;
상기 시뮬레이션 모듈로부터 상기 격자 해상도 판단모듈을 거쳐 전달된 해상도별 각 격자 모델에 대한 좌표별 유속데이터를 바탕으로 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 유속경향도 및 상대 오차율을 연산하고 평가하여 최적 격자 해상도를 선정하고, 선정된 최적 격자 해상도를 통해 최적 격자 크기를 산출하는 최적 격자 판단 모듈;을 포함하며,
상기 최적 격자 판단모듈은,
격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 좌표별 유속데이터를 취합하고, 취합한 좌표별 유속데이터에서 가장 조밀한 해상도인 격자 해상도 24의 격자모델을 기준으로 각 격자 해상도별 격자모델의 좌표별 유속데이터에 대한 유속경향도 및 상대 오차율을 평가하여, 각 격자 해상도별 격자모델의 유속경향도 및 상대오차율이 0.95 이상, 5%이하인 검정기준을 충족하는 격자 모델을 선정하되,
상기 검정기준을 충족하는 격자 모델이 다수 선정된 경우, 선정된 격자 모델들 중에서 가장 낮은 격자 해상도를 최적 격자 해상도로 선정하고,
상기 검정기준을 충족하는 격자 모델이 존재하지 않을 경우, 격자 해상도 24를 최적 격자 해상도로 선정하는 것을 특징으로 하는 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델 최적 격자 설계 시스템.
a shape information input module for extracting shape information for a target space from the inputted building shape and calculating a characteristic length based on the extracted shape information;
Provides a wind speed information input screen for receiving wind speed information from a user to calculate turbulence energy (k), calculates turbulence energy (k) based on the input wind speed information, and receives the characteristics from the shape information input module a turbulence parameter setting module for calculating a turbulence energy dissipation rate based on the length and the turbulence energy;
a grid design module for designing a grid model based on the characteristic length and grid resolution, and designing each grid model for each grid resolution;
An airflow analysis simulation to which the turbulence energy and the turbulence energy extinction rate are applied is performed on each grid model for each grid resolution transmitted from the grid design module, and flow velocity data for each coordinate at predetermined intervals for each grid model for each grid resolution is performed. simulation module to extract;
It is determined whether the grid resolution of the grid model simulated through the simulation module is 24, and if the grid resolution of the grid model is 24, the grid design module determines whether the recommended grid resolution is selected and applied, and then the determination result is displayed. a grid resolution determination module that transmits to the optimal grid determination module;
The optimal grid resolution is obtained by calculating and evaluating the flow velocity trend and the relative error rate for each grid model by grid resolution based on the flow velocity data for each grid model by resolution transmitted from the simulation module through the grid resolution determination module. and an optimal grid determination module that selects and calculates an optimal grid size through the selected optimal grid resolution.
The optimal lattice determination module,
The flow velocity data for each coordinate for each grid model by grid resolution is collected, and the flow velocity data for each coordinate of the grid model for each grid resolution based on the grid model with grid resolution 24, which is the densest resolution, from the collected flow velocity data for each coordinate. By evaluating the flow velocity trend and relative error rate, select a lattice model that satisfies the qualification criteria with a flow velocity trend and relative error rate of 0.95 or more and 5% or less of the grid model for each grid resolution,
When a plurality of lattice models satisfying the above qualification criteria are selected, the lowest lattice resolution among the selected lattice models is selected as the optimal lattice resolution,
If there is no grid model that satisfies the verification criteria, grid resolution 24 is selected as the optimal grid resolution.
난류 파라미터 설정 모듈이 난류 에너지(k)를 계산하기 위하여 사용자로부터 풍속정보를 입력받는 풍속정보 입력화면을 제공하여, 입력된 풍속정보를 바탕으로 난류 에너지를 계산하고, 상기 형상정보 입력모듈로부터 전달받은 상기 특성길이와 상기 난류 에너지를 바탕으로 난류 에너지 소멸률을 산출하는 단계;
격자 설계 모듈이 상기 특성길이와 격자 해상도를 바탕으로 격자 모델을 설계하되, 격자 해상도별로 각 격자 모델을 설계하는 단계;
시뮬레이션 모듈이 상기 격자 설계 모듈로부터 전달된 상기 격자 해상도별 각 격자 모델에 대하여 상기 난류 에너지 및 상기 난류 에너지 소멸률이 적용된 기류 분석 시뮬레이션을 수행하고, 상기 격자 해상도별 각 격자 모델에 대해 좌표별 유속데이터를 추출하는 단계;
격자 해상도 판단 모듈이 상기 시뮬레이션 모듈을 통해 시뮬레이션된 격자 모델의 격자 해상도가 24인지를 판단하며, 해당 격자 모델의 격자 해상도가 24인 경우, 상기 격자 설계 모듈에서 추천 격자 해상도가 선택 적용되었는지를 판별한 후, 판별 결과를 최적 격자 판단 모듈에 전달하는 단계;
최적 격자 판단 모듈이 상기 시뮬레이션 모듈로부터 전달된 해상도별 각 격자 모델에 대한 좌표별 유속데이터를 바탕으로 격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 유속경향도 및 상대 오차율을 연산하고 평가하여 최적 격자 해상도를 선정하고, 선정된 최적 격자 해상도를 통해 최적 격자 크기를 산출하는 단계;를 포함하며
상기 최적 격자 판단모듈은,
격자 해상도별 각 격자 모델에 대한 좌표별 유속데이터를 취합하고, 취합한 좌표별 유속데이터에서 가장 조밀한 해상도인 격자 해상도 24의 격자모델을 기준으로 각 격자 해상도별 격자모델의 좌표별 유속데이터에 대한 유속경향도 및 상대 오차율을 평가하여, 각 격자 해상도별 격자모델의 유속경향도 및 상대오차율이 0.95 이상, 5%이하인 검정기준을 충족하는 격자 모델을 선정하되,
상기 검정기준을 충족하는 격자 모델이 다수 선정된 경우, 선정된 격자 모델들 중에서 가장 낮은 격자 해상도를 최적 격자 해상도로 선정하고,
상기 검정기준을 충복하는 격자 모델이 존재하지 않을 경우, 격자 해상도 24를 최적 격자 해상도로 선정하는 것을 특징으로 하는 건축물 맞춤형 전산유체역학 모델 최적 격자 설계 방법.
extracting, by the shape information input module, shape information about the target space from the inputted building shape, and calculating a characteristic length based on the extracted shape information;
The turbulence parameter setting module provides a wind speed information input screen that receives wind speed information from the user in order to calculate the turbulence energy (k), calculates the turbulence energy based on the input wind speed information, and receives the information received from the shape information input module. calculating a turbulence energy extinction rate based on the characteristic length and the turbulence energy;
designing, by the grid design module, a grid model based on the characteristic length and grid resolution, and designing each grid model for each grid resolution;
The simulation module performs an airflow analysis simulation to which the turbulence energy and the turbulence energy extinction rate are applied on each grid model for each grid resolution transmitted from the grid design module, and the flow velocity data for each coordinate for each grid model for each grid resolution extracting;
The grid resolution determination module determines whether the grid resolution of the grid model simulated through the simulation module is 24, and when the grid resolution of the grid model is 24, it is determined whether the recommended grid resolution is selected and applied in the grid design module thereafter, transmitting the determination result to an optimal grid determination module;
The optimal grid determination module calculates and evaluates the flow velocity trend and the relative error rate for each grid model by grid resolution based on the flow velocity data for each coordinate for each grid model by resolution transmitted from the simulation module to select the optimal grid resolution, , calculating an optimal grid size through the selected optimal grid resolution; and
The optimal lattice determination module,
The flow velocity data for each coordinate for each grid model by grid resolution is collected, and the flow velocity data for each coordinate of the grid model for each grid resolution based on the grid model with grid resolution 24, which is the densest resolution, from the collected flow velocity data for each coordinate. By evaluating the flow velocity trend and relative error rate, select a lattice model that satisfies the qualification criteria with a flow velocity trend and relative error rate of 0.95 or more and 5% or less of the grid model for each grid resolution,
When a plurality of lattice models satisfying the above qualification criteria are selected, the lowest lattice resolution among the selected lattice models is selected as the optimal lattice resolution,
If there is no grid model that satisfies the above qualification criteria, grid resolution 24 is selected as the optimal grid resolution.
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